teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 mhz) la...
TRANSCRIPT
![Page 1: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/1.jpg)
Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ópticos
Juan Carlos Collado Gómez
Departamento Teoría de la Señal y ComunicacionesEscuela Politécnica Superior de Castelldefels
Universidad Politécnica de Cataluña
![Page 2: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/2.jpg)
Contexto BLOQUE TEMÁTICO I: CIRCUITOS DE MICROONDAS
Tema I.1. Adaptación de impedancias Tema I.2. Líneas de transmisión I. Conceptos y definiciones. Tema I.3. Líneas de transmisión II. Aplicación Tema I.4. Análisis de circuitos de microondas. Parámetros S Tema I.5. Circuitos pasivos de microondas I Tema I.6. Circuitos pasivos de microondas II
BLOQUE TEMÁTICO II: ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS Tema II.1. Introducción al bloque y revisión de conceptos generales Tema II.2. Ondas esféricas Tema II.3. Ondas planas Tema II.4. Propagación de ondas en dieléctricos con pérdidas y conductores Tema II.5. Incidencia de ondas en conductores Tema II.6. Incidencia de ondas en dieléctricos Tema II.7. Dispersión y velocidad de grupo
BLOQUE TEMÁTICO III: ÓPTICA Y FOTÓNICA Tema III.1. Óptica geométrica. Principios básicos y componentes ópticos Tema III.2. Fotones: Conceptos básicos e interacción con la materia Tema III.3. Enlace de comunicaciones óptico: emisor, fibra, detector
BLOQUE TEMÁTICO IV: ASPECTOS MEDIOAMBIENTALES Tema IV.1. Efectos biológicos de la radiación EM
BLOQUE TEMÁTICO V: LABORATORIO Tema V.1. Bloque de radiofrecuencia Tema V.2. Bloque de óptica
BLOQUE V. Tema 1
![Page 3: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/3.jpg)
DuraciónBLOQUE V. Tema 1
Sesión de presentación: 1 Sesiones de laboratorio: 4
![Page 4: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/4.jpg)
ObjetivosBLOQUE IV. Tema 1
xx
Aprender con la práctica
Al terminar este tema el estudiante debe de ser capaz de:
Con este tema se pretende:
Analizador de espectros
![Page 5: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/5.jpg)
Contenido. Lo que hay que hacerBLOQUE IV. Tema 1
Banda asignada al servicio: entre 1400 y 1420 MHz4 operadores con un canal cada uno.
Canales centrados a 1401 MHz, 1404 MHz , 1407 MHz , 1410 MHz con anchos de banda de 1 MHz. (bandas de guarda de 2 MHz)
La potencia transmitida medida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm La emisión de espúreos en bandas adyacentes no debe de superar:
f0±3MHz: -20 dBmf0±100MHz:-30 dBmf0±200MHz:-40 dBm
Objetivo: Enlace radiado
Emisor Receptor
![Page 6: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/6.jpg)
Contenido. Lo que hay que hacerBLOQUE IV. Tema 1
VCO
Oscilador local
Amplif.
Mezclador
FiltroData in
Antena
demodulador FM (Analiz. Espect.)
oscilador local
Antena
Data out
Emisor
Receptor
Amplif.LNA
Filtro
Frecuencia imagen
![Page 7: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/7.jpg)
Contenido. Lo que hay que hacerBLOQUE IV. Tema 1
Montar emisorMedir características de dispositivos y comparar con valor teórico
Realizar diseño si necesario
Justificar circuitos diseñados
Verificar que se cumplen especificaciones
Montar receptorMedir características de dispositivos y comparar con valor teórico
Mezclador
Filtro
Amplif.
![Page 8: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/8.jpg)
Contenido. El analizador de espectrosBLOQUE IV. Tema 1
Introducción al analizador de espectros
![Page 9: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/9.jpg)
Contenido. El analizador de espectros (I)BLOQUE IV. Tema 1
Interpretación como banco de filtros
Resolución
¿Banco de filtros sintonizables?
Frecuencia central
Span
![Page 10: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/10.jpg)
Contenido. El analizador de espectros (II)BLOQUE IV. Tema 1
Receptor superheterodinoUn único filtro (filtro de resolución)
![Page 11: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/11.jpg)
Contenido. El analizador de espectros (III)BLOQUE IV. Tema 1
Medida de frecuencia y potencia de un tono
0 4 GHz
1.300 GHz
Tiempo de barrido: número de puntos de medida
1 2 GHz
¿están viendo el espectro de la señal?
Disminuir filtro de resolución: cambia medida
Potencia y frecuencia medida correctamente
![Page 12: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/12.jpg)
Contenido. El analizador de espectros (IV)BLOQUE IV. Tema 1
Visualizar espectro
1.299 1.301 GHz
RuidoAtenuador a la entradaRBW
![Page 13: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/13.jpg)
Contenido. El analizador de espectros (V)BLOQUE IV. Tema 1
Medir P vs P
Normalizar
![Page 14: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/14.jpg)
Contenido. El analizador de espectros (VI)BLOQUE IV. Tema 1
Medir P vs P
GT
AE
DUT Z0
¿S11?
L
L
Pinc
Pref
Pref-L
Pinc+L
cc
(Pref-L)-(Pinc-L)
Normalizar
![Page 15: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/15.jpg)
Contenido. OrganizaciónBLOQUE IV. Tema 1
4 sesiones
Hojas de laboratorioObjetivo de la medida:
Procedimiento experimental: Montaje y comentarios útiles
Resultados obtenidos:
Valor teórico o según fabricante:
Conclusiones:
Evaluación: 30%+20%+20%
Examen 30%
![Page 16: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/16.jpg)
Contenido. Guía de laboratorioBLOQUE IV. Tema 1
VCO POS200
1.-Espectro de la señal a la salida Discutir si la siguiente afirmación es cierta: “el analizador de espectros proporciona suficiente
resolución para visualizar el espectro de la señal generada por el VCO”2.-Potencia del tono principal y del segundo harmónico.
Comparar con datos del fabricante teniendo en cuenta la tensión DC de alimentación del VCO.3.-Deriva de la señal.
Cuantificad como creais conveniente esta deriva.4.-Sensibilidad del VCO (MHz/V).
Comparar con datos del fabricante.5.-Espectro de la señal a la salida del VCO modulada por señal cuadrada de 1 MHz con diferentes valores de tensión pico-pico.
Interpretad el resultado.6.-Espectro de la señal a la salida del VCO modulada por señal cuadrada de 1 Hz.
Interpretad el resultado. 7.-Circuito de OFFSET. Cambio en frecuencia por cada “vuelta” del potenciómetro.8.-Modular con la salida audio de una emisora de FM o walkman y, observando el espectro de la señal, ajustar frecuencia central de la portadora y BW de la señal FI según recomendaciones.9.-Demodular con AE
![Page 17: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/17.jpg)
Contenido. Guía de laboratorioBLOQUE IV. Tema 1
Mezclador LRMS-30J
10.-Comprobar si el nivel de potencia en la puerta de entrada OL del mezclador es similar a alguno de los valores especificado por el fabricante.
Indicad su valor11.-Conectar en la puerta de FI la señal del VCO sin modular, observar la señal a la salida del mezclador (puerta RF).
Identificar las componentes frecuenciales que aparecen. Entre ellas la frecuencia imagen.12.-Medir las pérdidas de conversión y el aislamiento OL-RF.
Comparar con datos del fabricante13.-Coeficiente de onda estacionaria (VSWR-Voltage standing wave ratio) en la puerta de RF y el VSWR en la puerta FI.
Comparar con los datos de fabricante.14.-Representar aproximadamente el parámetro S21 (en dB) indicando frecuencia central y ancho de banda que consideréis conveniente, de un posible filtro paso banda que fuese útil en toda la banda del servicio asignado (apartado 1.1) y que atenuase la frecuencia imagen lo necesario para cumplir las especificaciones.
POS200+LRMS-30J
15.-Visualizar el espectro a la salida del mezclador Comprobad si la señal cumple las recomendaciones
![Page 18: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/18.jpg)
Contenido. Guía de laboratorioBLOQUE IV. Tema 1
Redes de adaptación de amplificador emisor
16.-Medir con AE, el |S21| del amplificador sin redes de adaptación.Anotad también la potencia que proporciona a su salida.
17.-Medir los parámetros S del TRT incluyendo líneas de acceso al TRTMedir [S] del TRT sin calibrar para identificar primero el margen de frecuencias a la que se realizará la medida.Calibrar el analizador de redes siguiendo las indicaciones del profesor.Medir [S] con calibración activada y comparar con medida sin calibrar
18.-Medir los parámetros S del TRT sin incluir las líneas de acceso al TRT deshaciendo el retardo introducido por conectores y líneas.
Cortocircuitar la línea de entrada y salida mediante los "via-holes" para obtener el retardo introducido por las líneas de entrada y salida y cambiar los planos de referencia de medida de parámetros S siguiendo las indicaciones del profesor.
19.- Diseñar las redes de adaptación a la entrada y a la salida del TRT. Indicad el incremento en el |S21| conseguido al adaptar la entrada y la salida del TRT.
![Page 19: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/19.jpg)
Contenido. Guía de laboratorioBLOQUE IV. Tema 1
POS200+LRMS-30J+Amplificador
20.-Observar el espectro y comprobar si la amplificación de la señal RF es la esperada.
Filtro en emisor y receptor
21.-Simular el filtro con VIPEC
22.-Medir los parámetros S del filtro usando el analizador de espectros.Cuantificar las pérdidas de inserción, perdidas de retorno, frecuencia central y ancho de banda
relativo a -3dB.Comparar medidas con simulaciones
POS200+LRMS-30J+Amplificador+Filtro
23.-Observar el espectro.Comprobar si la atenuación de la frecuencia imagen es la esperada.Verificar si se cumplen las recomendaciones del apartado 1.1.
POS200+LRMS-30J+Filtro+Amplificador
24.-Observar el espectro.Verificar si se cumplen las recomendaciones del apartado 1.1.
![Page 20: Teoría electromagnética y sistemas de radiofrecuencia y ... · (bandas de guarda de 2 MHz) La potencia transmitidamedida en la antena debe de ser mayor de 10 dBm ... Mezclador Filtro](https://reader033.vdocuments.co/reader033/viewer/2022041909/5e6644dec12ca75eb73093a6/html5/thumbnails/20.jpg)
Contenido. Guía de laboratorioBLOQUE IV. Tema 1
RECEPCIÓN
Antena
25.-Observar el espectro que se recibe directamente a la salida de la antena
Amplificador de bajo ruido (LNA)
26.-Medir los parámetros S del LNA con A.E. Comparar las medidas con la ganancia y el VSWR (sólo a la entrada) que da el fabricante.
Antena+LNA
27.-Observar el espectro a la salida del LNA y compararlo con el espectro a la salida de la antena.
Antena+LNA+Mezclador
28.-Observar el espectro a la salida de la puerta FI.
29.-Demodular la señal usando el analizador de espectros y comprobar el correcto funcionamiento de todo el enlace.